Coeficiente de resistência aerodinâmica

Em dinâmica dos fluidos, o coeficiente de resistência aerodinâmica (comumente notado como $\bold c_\mathrm d\, ,$ $\bold c_\mathrm x\,$ ou $\bold c_\mathrm w$), também chamado coeficiente de arrasto e por vezes apelidado simplesmente coeficiente aerodinâmico, é um número adimensional que é usado para quantificar o arrasto ou resistência de um objeto em um meio fluido tal como o ar ou a água, ou, noutras palavras permite quantificar a força de resistência ao ar ou outro fluido por parte de uma dada superfície. É usado na equação do arrasto, onde um coeficiente de arraste mais baixo indica que o objeto terá menos arraste aerodinâmico ou hidrodinâmico. O coeficiente de arraste é sempre associado com uma área de superfície particular.

O coeficiente de arrasto de qualquer objeto compreende os efeitos de dois contribuidores básicos do arrasto fluidodinâmico: fricção de superfície e arrasto de forma. O coeficeinte de arrasto de um aerofólio ou hidrofólio sustentante também incluem os efeitos de arrasto induzido. O coeficiente de arrasto de uma estrutura completa tal como uma aeronave também inclui os efeitos de arrasto de interferência.

Definição

O coeficiente de arrasto $c_\mathrm d\,$ é definido como:

$c_\mathrm d = \dfrac{ F_\mathrm d}{0,5\rho v^2 A}\, ,$

onde:

$F_\mathrm d\,$ é a força de arrasto, a qual é por definição o componente de força na direção da velocidade de fluxo,

$\rho\,$ é a densidade de massa de um fluido,

$v$ é a velocidade do objeto relativo ao fluido, e

$A\,$ é a área de referência.

A área de referência depende de qual tipo de coeficiente de arrasto está sendo mdido. Para automóveis e muitos outros objetos, a área de referência é a área de projeção frontal do veículo. Esta pode não necessariamente ser a área da seção transversal do veículo, dependendo sobre onde a seção transversal é tomada. Por exemplo, para uma esfera $A = \pi r^2\,$ (note-se que esta não é a área de superfície = $\!\ 4 \pi r^2$).

Para aerofólios, a área de referência é a área da superfície alar. Dado que esta tende a ser uma área maior comparada à área da projeção frontal, os coeficientes de arrasto resultantes tendem a ser baixos: muito mais baixos que para um carro com o mesmo arrasto, área frontal e a mesma velocidade.

Dirigíveis e alguns corpos de revolução usam o coeficiente de arrasto columétrico, no qual a área de referência é o quadrado da raiz cúbica do volume do dirigível. Corpos submersos em fluxo alinhado usa a superfície molhada.

Dois objetos tendo a mesma área de referência movendo-se na mesma velocidade através de um fluido experimentarão um,a força de arrasto proporcional a seus respectivos coeficientes de arrasto. Coeficientes para objetos em fluxos não alinhados podem ser 1 ou mais, para objetos fluxo alinhado muito menos.

Antecedentes

Ver artigo principal: Equação do arrasto

Fluxo em torno de uma placa, mostrando estagnação.

Uma placa circular plana tem um $\bold c_\mathrm x\,$ igual a 1, ainda que a turbulência que se forma em volta dela aumente esse valor para 1,2.

Uma gota de água, considerada com uma aerodinâmica baixíssima, quase perfeita, tem um $\bold c_\mathrm x\,$ de 0,05.

Referências

• "Aerodinâmica, o poder do vento" - BCWS

Ligações externas

• "Como funciona a aerodinâmica" - HSW

Ver também

• Arrasto
• Equação do arrasto
• Coeficientes aerodinâmicos